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計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)畢業(yè)論文-使用JAVA編寫網(wǎng)絡(luò)通信程序
摘要 本文闡述了使用JAVA編程語言對基于客戶/服務(wù)器模式的編寫通信程序，討論了SOCKET機(jī)制、輸入輸出流以及程序?qū)嵈a。關(guān)鍵詞 JAVA，網(wǎng)絡(luò)，SOCKET，APPLET 網(wǎng)絡(luò)上的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)多為客戶/服務(wù)器模式，服務(wù)器端負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)和圖像等的存儲、維護(hù)、管理以及傳遞，客戶端則負(fù)責(zé)人機(jī)界面的操作、送出需求及顯示收回的數(shù)據(jù)。下面介紹一下如何使用JAVA來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編程：
1) 由于客戶端通過IE同服務(wù)器建立聯(lián)系，所以客戶端使用Applet，服務(wù)器端使用Application；
2) 服務(wù)器應(yīng)設(shè)置成多線程，應(yīng)答多個客戶的請求；
3) 兩端通信使用SOCKET機(jī)制。
1 Java中輸入/輸出流概念：
過濾流DataInputStream 和DataOutputStream 除了分別作為FilterInputStream 和FilterOutputStream的子類外，還分別實現(xiàn)了接口DataInput 和DataOutput。接口DataInput 中定義的主要包括從流中讀取基本類型的數(shù)據(jù)、讀取一行數(shù)據(jù)、或者讀取指定長度的字節(jié)數(shù)，如readBoolean() readInt()、readLine()、readFully()等。接口DataOutput中定義的方法主要是向流中寫入基本類型的數(shù)據(jù)或者寫入一定長度的字節(jié)數(shù)組，如writeChar()、writeDouble() DataInputStream可以從所連接的輸入流中讀取與機(jī)器無關(guān)的基本類型數(shù)據(jù)，用以實現(xiàn)一種獨立于具體平臺的輸入方式；DataInputStream 可以向所連接的輸出流寫入基本類型的數(shù)據(jù)。
2 Socket 機(jī)制
Socket是面向客戶/服務(wù)器模型設(shè)計的，網(wǎng)絡(luò)上的兩個程序通過一個雙向的通訊連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換，這個雙向鏈路的一端稱為一個Socket。 Socket通常用來實現(xiàn)客戶方和服務(wù)方的連接�？蛻舫绦蚩梢韵騍ocket寫請求，服務(wù)器將處理此請求，然后通過Socket將結(jié)果返回給用戶。
Socket通信機(jī)制提供了兩種通訊方式：有聯(lián)接和無聯(lián)接方式，分別面向不同的應(yīng)用需求。使用有聯(lián)接方式時，通信鏈路提供了可靠的，全雙工的字節(jié)流服務(wù)。在該方式下，通信雙方必須創(chuàng)建一個聯(lián)接過程并建立一條通訊鏈路，以后的網(wǎng)絡(luò)通信操作完全在這一對進(jìn)程之間進(jìn)行，通信完畢關(guān)閉此聯(lián)接過程。使用無聯(lián)接方式時其系統(tǒng)開銷比無聯(lián)接方式小，但通信鏈路提供了不可靠的數(shù)據(jù)報服務(wù)，不能保證信源所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)一定能夠到達(dá)信宿。在該方式下，通信雙方不必創(chuàng)建一個聯(lián)接過程和建立一條通訊鏈路，網(wǎng)絡(luò)通信操作在不同的主機(jī)和進(jìn)程之間轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)行。
3 Java語言
Java語言的優(yōu)點主要表現(xiàn)在：簡單、面向?qū)ο蟆⒍嗑�程、分布性、體系結(jié)構(gòu)中立、安全性等方面。
(1) 簡單性
Java與C++語言非常相近，但Java比C++簡單，它拋棄了C++中的一些不是絕對必要的功能，如頭文件、預(yù)處理文件、指針、結(jié)構(gòu)、運算符重載、多重繼承以及自動強(qiáng)迫同型。 Java實現(xiàn)了自動的垃圾收集，簡化了內(nèi)存管理的工作。這使程序設(shè)計更加簡便，同時減少了出錯的可能。
(2) 面向?qū)ο?br />Java提供了簡單的類機(jī)制和動態(tài)的構(gòu)架模型。對象中封裝了它的狀態(tài)變量和方法，很好地實現(xiàn)了模塊化和信息隱藏；而類則提供了一類對象的原型，通過繼承和重載機(jī)制，子類可以使用或重新定義父類或超類所提供的方法，從而既實現(xiàn)了代碼的復(fù)用，又提供了一種動態(tài)的解決方案。
Java是一種完全面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言，它除了數(shù)組、布爾和字符三個基本數(shù)據(jù)類型外的其它類都是對象，它不再支持全局變量。在Java中，如果不創(chuàng)建新類就無法創(chuàng)建程序，Java程序在運行時必須先創(chuàng)建一個類的實例，然后才能提交運行。
Java同樣支持繼承特性，Java的類可以從其它類中繼承行為，但Java只支持類的單重繼承，即每個類只能從一個類中繼承。
Java支持界面，界面允許程序員定義方法但又不立即實現(xiàn)，一個類可以實現(xiàn)多個界面，利用界面可以得到多重繼承的許多優(yōu)點而又沒有多重繼承的。
(3) 多線程
多線程使應(yīng)用程序可以同時進(jìn)行不同的操作，處理不同的事件。在多線程機(jī)制中，不同的線程處理不同的任務(wù)，他們之間互不干涉，不會由于一處等待其他部分，這樣容易實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上的實時交互操作。
Java程序可以有多個執(zhí)行線程，如可以讓一個線程進(jìn)行復(fù)雜的，而讓另一個線程與用戶進(jìn)行交互，這樣用戶可以在不中斷計算線程的前提下與系統(tǒng)進(jìn)行交互。多線程保證了較高的執(zhí)行效率。 (4) 分布性
Java是面向網(wǎng)絡(luò)的語言。通過它提供的類庫可以處理TCP/IP協(xié)議，用戶可以通過URL地址在網(wǎng)絡(luò)上很方便的訪問其他對象。
(5) 體系結(jié)構(gòu)中立
Java是一種網(wǎng)絡(luò)語言，為使Java程序能在網(wǎng)絡(luò)的任何地方運行，Java解釋器生成與體系結(jié)構(gòu)無關(guān)的字節(jié)碼結(jié)構(gòu)的文件格式。Java為了做到結(jié)構(gòu)中立，除生成機(jī)器無關(guān)的字節(jié)碼外，還制定了完全統(tǒng)一的語言文本，如Java的基本數(shù)據(jù)類型不會隨目標(biāo)機(jī)的變化而變化，一個整型總是32位，一個長整型總是64位。
為了使Java的應(yīng)用程序能不依賴于具體的系統(tǒng)，Java語言環(huán)境還提供了用于訪問底層操作系統(tǒng)功能的類組成的包，當(dāng)程序使用這些包時，可以確保它能運行在各種支持Java的平臺上。
java.lang: 一般的語言包。其中包括用于字符串處理、多線程、異常處理和數(shù)字函數(shù)等的類，該包是實現(xiàn)Java程序運行平臺的基本包
java.util: 實用工具包。其中包括哈希表、堆棧、時間和日期等
java.io: 基于流模型的輸入/輸出包。該包用統(tǒng)一的流模型實現(xiàn)了各種格式的輸入/輸出，包括文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的輸入/輸出等
java.net: 網(wǎng)絡(luò)包。該包支持TCP/IP協(xié)議，其中提供了socket、URL和WWW的編程接口
java.awt: 抽象窗口工具集。其中實現(xiàn)了可以跨平臺的圖形用戶界面組件，包括窗口、菜單、滾動條和對話框等
java.applet: 支持applet程序設(shè)計的基本包
(6) 安全性
用于網(wǎng)絡(luò)、分布環(huán)境下的Java必須要防止病毒的入侵，Java不支持指針，一切對內(nèi)存的訪問都必須通過對象的實例變量來實現(xiàn)，這樣就防止了程序員使用欺騙手段訪問對象的私有成員，同時也避免了指針操作中容易產(chǎn)生的錯誤。
4 JAVA工具
(1) JDK
1) Java編譯器
Java編譯器將Java源代碼文件編譯成可執(zhí)行的Java字節(jié)碼。Java源代碼文件的擴(kuò)展名為 .java，Java編譯器把這種擴(kuò)展名的文件編譯成擴(kuò)展名為.class的文件。源文件中的每個類在編譯后都將產(chǎn)生一個class文件，這意味一個Java源代碼文件可能編譯生成多個class文件。
2) Java解釋器
Java解釋器對編譯生成的字節(jié)碼格式的可執(zhí)行程序的運行提供支持，它是運行非圖形Java程序的命令行工具。
3) Appletviewer
它是Java Applet的簡單測試工具，可使用它來測試Java Applet程序，而不需要WWW瀏覽器的支持。
(2) Visual J++
Visual J++ 集成了可視化界面設(shè)計、交互式調(diào)試、代碼編輯、聯(lián)機(jī)幫助信息和介紹如何快速掌握該開發(fā)環(huán)境的實用向?qū)У榷囗椆δ埽瑫r具有能充分利用Active X和COM新技術(shù)的優(yōu)勢。利用Visual J++可創(chuàng)建交互性很強(qiáng)的Internet應(yīng)用程序，是難得的Java 開發(fā)系統(tǒng)。 5 客戶機(jī)/服務(wù)器通信的實現(xiàn)：
(1) Application 同 Applet 的通信
兩端通過Socket機(jī)制進(jìn)行連接：
1) 客戶端的編程流程:
打開Socket，新建一個套接字；
為套接字建立一個輸入和輸出流；
根據(jù)服務(wù)器協(xié)議從套接字讀入或向套接字寫入；
清除套接字和輸入/輸出流；
2)服務(wù)器端的編程流程:
打開Server Socket,創(chuàng)建一個服務(wù)器型套接字和一個普通套接字，服務(wù)器型套接字在指定端口為客戶端請求的Socket 服務(wù)；
使用ServerSocket類的accept()方法使服務(wù)器型套接字處于監(jiān)聽狀態(tài)并把監(jiān)聽結(jié)果返回給普通套接字；
為該普通套接字創(chuàng)建輸入和輸出流；
從輸入和輸出流中讀入或?qū)懭胱止?jié)流，進(jìn)行相應(yīng)的處理，并將結(jié)果返回給客戶端；
在客戶端和服務(wù)器工作結(jié)束后關(guān)閉所有的對象,如服務(wù)器型的套接字,普通套接字,輸入和輸出流。
正是由于Java系統(tǒng)具有基于Socket的靈活通信機(jī)制，因而其應(yīng)用程序能自由地打開和訪問網(wǎng)絡(luò)上的對象，就象在本地文件系統(tǒng)中一樣。
(2) Applet之間的通信：
Applet之間的通信使用Applet Context類的getApplet()方法。
<applet code=applet1.class width=200 height=200 name=first>
只要在程序中加入
Applet oneapplet=getAppletContext().getApplet(“first”);便可使用name為first的Applet中的方法了。
在該課題中大量使用了該種通信方法，因為專門同服務(wù)器端通信的 Applet中包含接收信息方法和發(fā)送信息方法，所有客戶端的Applet都要使用負(fù)責(zé)通信的Applet中的方法，所以客戶端的Applet同負(fù)責(zé)通信的Applet必須進(jìn)行通信。
6 程序
//服務(wù)器端程序S.java 負(fù)責(zé)與客戶端通信
import java.io.*;
import java.net.*;
import java.lang.*;
import T2;
class ThreadEchoHandler extends Thread //創(chuàng)建線程
{
T2 theT2=new T2();
Socket incoming;
int counter;
ThreadEchoHandler(Socket i,int c)
{ incoming=i;
counter=c; } public void run()
{
try
{
DataInputStream in=new DataInputStream(incoming.getInputStream());
DataOutputStream out=new DataOutputStream(incoming.getOutputStream());
System.out.println ("hello");
boolean done=false; while(!done)
{ String aa="";
String str=in.readUTF(); //從客戶端得到字符串
//在此加入各自的服務(wù)程序
System.out.println (str);
theT2.pass(str); //解碼
theT2.tongji(); //修改監(jiān)控庫中的信息 aa=theT2.guan(); //操縱數(shù)據(jù)庫
System.out.println ("string z is:"+aa); if(aa.compareTo("null")!=0 )
//若是查詢數(shù)據(jù)庫，返回查詢后的結(jié)果
{ //若不是查詢數(shù)據(jù)庫，不向客戶端輸出信息
out.writeUTF(aa);
out.flush(); }
}//while incoming.close(); //線程關(guān)閉
}//try catch(IOException e)
{System.out.println(e);}
}//end run
} //----------------------------------------
class S
{
public static void main(String[] args)
{
int i=1;
try
{
ServerSocket s=new ServerSocket(1111);
for(;;)
{
Socket incoming=s.accept();
System.out.println("connect: "+i);
new ThreadEchoHandler(incoming,i).start();
i++;
}
}
catch(Exception e)
{ System.out.println(e); }
}
}
//客戶端通信小程序 Echo.java import java.io.*;
import java.net.*;
import java.awt.*;
import java.applet.*; public class Echo extends Applet
{
TextArea ta;
Socket echoSocket;
DataOutputStream os;
DataInputStream is;
String Line; public void init()
{
setBackground(Color.white);
ta=new TextArea(5,80);
ta.setEditable(false);
add(ta);
try
{echoSocket=new Socket("10.102.4.41",1111);} //與服務(wù)器建立連接
catch(IOException e)
{System.out.println("error");}
} public void st(String stri) //發(fā)送字符串的
{
try
{ DataOutputStream os=new DataOutputStream(echoSocket.getOutputStream());
DataInputStream is=new DataInputStream(echoSocket.getInputStream());
os.writeUTF(""+ stri ); //向服務(wù)器輸送string
os.flush();
}
catch(IOException e)
{System.out.println(" error:"+e); }
}
public String st1() //接收字符串的方法
{
String Line="";
try
{ DataOutputStream os=new DataOutputStream(echoSocket.getOutputStream());
DataInputStream is=new DataInputStream(echoSocket.getInputStream());
Line=is.readUTF(); //從服務(wù)器讀來的信息
ta.appendText(""+Line); //在文本域中輸出信息
}
catch(IOException e)
{System.out.println(" error:"+e); }
return Line;
}
} 7 程序調(diào)試心得：
1) 在建立Socket連接時，兩端的端口號必須設(shè)為一致，否則建立不了連接。服務(wù)器端必須有主機(jī)IP地址或主機(jī)名參數(shù)。
2) 連接建立好之后應(yīng)確定輸入和輸出流。起初程序中用的是DataInputStream和PrintStream，結(jié)果只能傳輸，傳輸中文時產(chǎn)生亂碼，將PrintStream改為DataOutputStream，使用readUTF()和writeUTF()方法后，中文傳輸?shù)玫浇鉀Q。
3) 如果一個使用某端口的程序沒有關(guān)閉，另一個程序就不能使用這個端口。
4) 開始進(jìn)行通信的程序均為 Application，因不符合客戶機(jī)/服務(wù)器機(jī)制，應(yīng)將客戶端的Application改為Applet。其轉(zhuǎn)化的主要步驟如下：
創(chuàng)建一個包含APPLET標(biāo)簽的HTML文件；
去掉應(yīng)用程序中的main()方法；
類名應(yīng)繼承Applet類，而不是Frame類，并在程序開頭加入
import java.applet.*;語句；
用init()方法代替Application程序中的構(gòu)造方法，當(dāng)瀏覽器創(chuàng)建Applet類對象的時候，它自動執(zhí)行init()方法；
如Application中缺省使用了BorderLayout布局管理器，應(yīng)在Applet的init()方法中重新設(shè)定；
如果Application中有setTitle()方法，必須將其去掉，如Application中使用了菜單，在Applet 中用按鈕來替換。
5) 懂得了在一程序中如何引用自定義的類中的方法和變量，在程序開頭加入import 類名；在程序中加入 類名 實例=new 類名(); 然后使用
實例.方法（），實例.變量即可。：
[1] 廖雷等，Java程序設(shè)計教程，電力出版社，2003
[2] Warton，Java多線程編程初步，電腦報，2004.4.10
[3] 張立等，基于Client/Server模式的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用軟件的設(shè)計與實現(xiàn)，機(jī)應(yīng)用，1999(4)
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